建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性與透氣性問題及其耐久性評(píng)價(jià)

陳建平

（銀川市建設(shè)工程綜合檢測(cè)站，寧夏 銀川 750001）

0 引言

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的組成部分與整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都應(yīng)該在系統(tǒng)的預(yù)期壽命內(nèi)達(dá)到所期望的指定性能。在正常的條件下，外墻外保溫系統(tǒng)要抵抗由氣候、環(huán)境污染、昆蟲、真菌等帶來的老化影響。所有的材料都應(yīng)該與其他相互接觸的建筑材料有良好的協(xié)調(diào)性，不協(xié)調(diào)將會(huì)導(dǎo)致提前破壞。

1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性、透氣性分析

眾所周知，水分子在自然界是以水、水蒸氣、冰三種形態(tài)存在的。在一定的條件下，水分子在這三種形態(tài)之間不斷變化。水分子以三種形態(tài)在建筑外墻外保溫系統(tǒng)內(nèi)部不斷運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一系列的外墻外保溫系統(tǒng)耐久性問題。

當(dāng)水分子從建筑外墻外保溫系統(tǒng)面層裂縫滲入到保溫層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致保溫材料的保溫性能下降，甚至完全喪失保溫性能。

在冬季，滲入到保溫層內(nèi)部的水結(jié)成冰，產(chǎn)生液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變，體積會(huì)膨脹而產(chǎn)生凍脹力，導(dǎo)致或加劇了外墻外保溫系統(tǒng)裂縫的發(fā)生和發(fā)展，使得整個(gè)外墻外保溫系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)災(zāi)難性的惡性循環(huán)。

水分子滲入到外墻外保溫系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的加強(qiáng)網(wǎng)進(jìn)行腐蝕，這對(duì)于保溫系統(tǒng)的影響是非常嚴(yán)重的。對(duì)于涂料飾面的保溫系統(tǒng)，滲入的水會(huì)溶解水泥砂漿中的鈣、鎂離子形成堿性溶液，降低了耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布的抗拉強(qiáng)度；對(duì)于瓷磚飾面的保溫系統(tǒng)，水會(huì)溶解空氣中有侵蝕性的氣體，如CO2、SO2、SO3等，使熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)銹蝕。同時(shí)，水的遷徙及蒸發(fā)過程中會(huì)結(jié)晶出氫氧化鈣，使裝飾層表面產(chǎn)生泛堿現(xiàn)象。

建筑外墻外保溫系統(tǒng)主要是由保溫層和防護(hù)層組成(包含裝飾系統(tǒng))，對(duì)于防水性而言，要求該系統(tǒng)能夠抵御外界液態(tài)水的侵入。對(duì)于透氣性而言則要求室內(nèi)外水蒸氣分壓力差導(dǎo)致的水蒸氣遷徙能夠正常進(jìn)行。

1.1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的防水性主要考慮材料的吸水性能，一般用材料的吸水系數(shù)來表示。在吸水達(dá)到飽和前，材料的吸水量和時(shí)間的平方根成正比，達(dá)飽和后，就維持一定的吸水量不變。材料的孔隙率、孔徑和表面張力是影響吸水系數(shù)的主要因素，它們的不同，導(dǎo)致了各種材料的吸水系數(shù)不同。計(jì)算公式如下：

式中：Q 為吸水量，kg/m2；W 為吸水系數(shù)，kg/m2h0.5)；t為吸水時(shí)間，h。

1.2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)的透氣性

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的透氣性一般以材料的等效靜止空氣層厚度(或材料的濕流密度)來描述。計(jì)算公式如下：

式中：sd為等效靜止空氣層厚度，m；μ為擴(kuò)散阻力系數(shù)；s為防護(hù)層和飾面層厚度，m。

1.3 建筑外墻外保溫系統(tǒng)吸水性和透氣性分析

建筑外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造從內(nèi)向外依次為：結(jié)構(gòu)外墻)保溫層)保溫防護(hù)層)裝飾層。

（1）從材料的吸水率的指標(biāo)上來分析，主要是阻止液態(tài)水滲入保溫系統(tǒng)內(nèi)部，這就要求面層材料的吸水率要比內(nèi)部材料的吸水率低。

（2）從材料的透氣性指標(biāo)上來分析，較理想的保溫系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)置應(yīng)從內(nèi)至外，材料的透氣性應(yīng)越來越好，這樣，水蒸氣就能夠有一個(gè)順暢的遷徙路線，不會(huì)在墻體及保溫層內(nèi)部形成冷凝水。同時(shí)從干燥過程來分析，也是有利于水蒸氣排出的。

（3）外墻外保溫系統(tǒng)要想解決水蒸氣冷凝問題，就要使整個(gè)系統(tǒng)每一種材料的透氣性指標(biāo)能夠相互匹配，越靠近外側(cè)透氣性能越好；對(duì)于防止液態(tài)水滲入，就要使面層裝飾材料的防水性能高，吸水率低。

2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)的意義和目的

我國(guó)自1997年開始強(qiáng)制實(shí)行建筑節(jié)能措施以來，建筑外墻外保溫技術(shù)由于綜合性能突出，而在建筑外墻保溫市場(chǎng)上被廣泛應(yīng)用。在《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中也明確指出，重點(diǎn)推廣外保溫墻體，到目前為止，國(guó)內(nèi)己經(jīng)存在十幾種建筑外墻外保溫體系，幾十種外墻外保溫工藝。但目前國(guó)內(nèi)的建筑外墻外保溫技術(shù)還只是停留在實(shí)踐應(yīng)用階段，系統(tǒng)的理論研究不夠，導(dǎo)致現(xiàn)有的建筑外墻外保溫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不夠完善，覆蓋面也不寬?，F(xiàn)在有必要從理論上對(duì)建筑外墻外保溫技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和研究。

在目前我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，有關(guān)建筑外墻外保溫系統(tǒng)材料性能指標(biāo)的設(shè)定，還沒有充足的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。經(jīng)過十多年的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)、施工、材料供應(yīng)、用戶等多方都反應(yīng)許多材料性能指標(biāo)的規(guī)定不盡合理，因此很有必要深入研究系統(tǒng)材料的各種性能指標(biāo)，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評(píng)價(jià)方法，對(duì)建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性等級(jí)進(jìn)行劃分。這樣，才能規(guī)范我國(guó)外墻外保溫市場(chǎng)，禁止不合格的建筑外墻外保溫系統(tǒng)進(jìn)入建筑保溫市場(chǎng)，有利于我國(guó)外墻外保溫行業(yè)的健康發(fā)展。

評(píng)價(jià)目的：

（1）提出建筑外墻外保溫系統(tǒng)組成材料性能分析方法。

（2）建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)組成材料的性能參數(shù)及相應(yīng)指標(biāo)。

（3）建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評(píng)價(jià)方法。

（4）確定建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 評(píng)價(jià)的思路

根據(jù)評(píng)價(jià)目的，制定合理的評(píng)價(jià)方法。具體思路是：從耐候性試驗(yàn)、數(shù)值理論計(jì)算、保溫及配套材料檢測(cè)和微觀研究三個(gè)方面，研究建筑外墻外保溫系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造和材料性能指標(biāo)；研究溫度應(yīng)力對(duì)建筑外墻保溫系統(tǒng)抗裂性能的影響，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的計(jì)算模型，然后根據(jù)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算分析，并把計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)耐候性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，研究保溫系統(tǒng)各種材料的粘結(jié)強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量、線膨脹系數(shù)、壓折比等性能指標(biāo)與保溫系統(tǒng)耐久性的相關(guān)性；確定建筑外墻外保溫系統(tǒng)構(gòu)造做法和相應(yīng)材料的各種參數(shù)，為建筑外墻外保溫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制提供依據(jù)；提出合理可行的耐久性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)基本內(nèi)容包括以下方面：

2.2.1 建筑外墻外保溫系統(tǒng)各種材料的性能檢測(cè)和微觀研究

基于模型試驗(yàn)對(duì)建筑外墻外保溫系統(tǒng)各種組成材料的各種性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確定與試驗(yàn)具有相關(guān)性的材料指標(biāo)，并利用微觀試驗(yàn)來觀測(cè)建筑外墻外保溫系統(tǒng)經(jīng)過試驗(yàn)后各種組成材料內(nèi)部的微觀變化，從宏觀和細(xì)觀兩個(gè)方面對(duì)比研究材料性能變化的原因，指導(dǎo)建筑外墻外保溫系統(tǒng)材料的開發(fā)。

2.2.2 建筑外墻外保溫系統(tǒng)在模型試驗(yàn)條件下功能層溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力的分析

根據(jù)有限元原理，采用合適的計(jì)算軟件，建立建筑外墻外保溫系統(tǒng)溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力數(shù)值分析模型，來模擬大型不同溫度條件下的溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力，驗(yàn)證理論計(jì)算的結(jié)果。不斷調(diào)整，最后總結(jié)出成熟的計(jì)算理論，再用此理論來計(jì)算設(shè)計(jì)建筑外墻外保溫系統(tǒng)的構(gòu)造和材料參數(shù)，并通過模型試驗(yàn)來驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)體系的耐久性。

2.2.3 外墻外保溫系統(tǒng)耐久性評(píng)價(jià)研究

在模型試驗(yàn)和系統(tǒng)材料的性能測(cè)試和微觀試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出合理的建筑外墻外保溫系統(tǒng)耐久性的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑外墻外保溫系統(tǒng)的耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，在建筑中外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損耗較大，而且外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中墻體又占了很大份額，所以建筑墻體改革與墻體節(jié)能技術(shù)的發(fā)展是建筑節(jié)能技術(shù)的一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保溫技術(shù)及節(jié)能材料則是建筑節(jié)能的主要實(shí)現(xiàn)方式。

［1］趙士懷.我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能的差異性分析[J].福建建設(shè)科技，2009(03).

［2］趙濟(jì)生，王昌明，生志勇，等.夏熱冬冷地區(qū)外墻內(nèi)保溫技術(shù)的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2009(05).

［3］劉肖斌.夏熱冬冷地區(qū)外墻外保溫體系的建筑節(jié)能應(yīng)用思考[J].建筑節(jié)能，2009(04).